Transkonduktans för en NPN-transistor

[4kTRB]

Har studerat det här med en transistors transkonduktans, det som kallas gm eller Gm.

Transistorn, en vanlig typ NPN-/PNP-trissa, är ju en spänningsstyrd strömkälla,
spänningen på basen kontrollerar kollektorströmmen.
För små signaler är strömmen proportionell mot spänningen men när insignalen ökar
så kommer strömmen att bli förvrängd så som syns i simuleringen.

Följande gäller för små signaler:

gm = deltaIC / delta VBE

Rin = deltaVBE / deltaIE (småsignals in-resistansen)

hfe x IB = IC => IB = IC / hfe

Rin = deltaVBE x hfe / deltaIC = hfe / gm

Om man kollar på frekvensspektrumet för den förvrängda strömmen så
ser man att grundtonens amplitud avtar vilket ger att deltaIC avtar (om man enbart studerar grundtonen)
och därmed också gm. gm övergår i Gm som gäller för större insignaler, typiskt
större än 15 mV. Det man också ser av formlerna ovan är att Rin kommer öka med minskat gm (gm är ju Rin inverterat).
Det här är användbart när man ska analysera en vanlig LC-oscillator t.ex.
där transistorn ju är tänkt att endast behandla den av LC-kretsen utfiltrerade grundtonen.

Ställde upp en tabell för grundtonernas amplitud och beräknade gm för olika insignal.
Signalen är toppvärde och spektrumsignalerna RMS.

TK_LT_Sch_000.jpg

TK_LT_Trace_000.jpg

TK_LT_Trace_001.jpg

TK_Tabell_000.jpg

[Icecap]

"Spänningsstyrd strömkälla"???
Strömstyrd strömkälla för bipolar transistor är vad allt i min utbildning o erfarenhet har vist o lärt mig.

[4kTRB]

Man får se det det som en transkonduktanshistoria i det här fallet.
En inspänning över en inresistans som styr en strömkälla.

[psynoise]

Man får skilja på olika modeller. I fysiken talar man helt klart om spänningsstyrd strömkälla då det elektriska fältet över bas-emitter området styr laddningsbärarna. Inom kretsanalys använder man hellre modeller som passar konstruktion och därmed är strömstyrd strömkälla en vanlig komponent i diverse modeller.

[4kTRB]

Ja det stämmer.
Så här ser modellen ut för 5mV in på transistorn ovan. Antag att hfe = 100 som ger Rin = 100/42mS

VCCS_5mV.jpg

[4kTRB]

Om jag lägger på 100mV signalen (som i tabellen ovan) och
antecknar VB, VE, IC och gm för 2:a övertonen 300kHz (200kHz är 1: övertonen)
så fås 1.5mV, 0.344mV, 260uA => gm = 225mS för en trissa med beta = 100 som ger Rin = 444 ohm
att jämföra med grudtonens gm på 18mS som ger Rin = 5555 ohm

vid 1:a övertonen (200kHz) fås 0V för VB och 1mV för VE och 640uA för IC och ska man då använda
formeln för gm så blir gm negativt med värdet gm = -640mS hur man nu ska tolka det. Skulle ju innebära negativt Rin.
Uppenbart är i vilket fall att 200kHz tonen finns med i IC. gm blir högt för 200kHz vilket kan tolkas
som att 200kHz blir kortsluten på ingången, men ändå inte då den har halva (IC) strömamplituden gentemot 100kHz
Audio-folket vet nog vad det här med övertoner innebär för lyssningsupplevelsen med olika rör och jfet och bjt.

[alexanderson]

En spänningsstyrd transistor är starkt olinjär. Användes ibland i log-lin omvandlare. (Antilog omvandlare)

[4kTRB]

Vilka NPN-/PNP- transistorer menar du skulle vara linjära mycket mer?

Observera att det är transistorn som mäts på med avkopplat emittermotstånd.

[4kTRB]

Testade modellen och ett GE-steg med 45mV insignal och IC = 1mA.
hfe = 290, gm = 31 mS (tabellen ovan) => Rin = 290 / 0.031 = 9360 ohm
Spektrum för den förvrängda kollektorströmmen och basströmmen visar att
grundtonens amplitud blir den samma för modell och förstärkare.
Spektrum visar RMS-värden.

Test_av_Modell_000.jpg

Test_av_Modell_001.jpg

Test_av_Modell_003.jpg

Test_av_Modell_004.jpg

Test_av_Modell_005.jpg

[alexanderson]

Kan du göra en modell av en bipolär transistor använd som blandare jämfört med en 2N40673 och en ECH 81.

[4kTRB]

Måste ha ltspicemodellen för det röret. Det äju ingen nån/pnp transistor för övrigt. JFET är ju linjärare och kräver betydligt mer insignal för att gå i distortion, lämpliga nivåer för MF-blandare.

[4kTRB]

Kom på att om jag nu tagit upp en tabell med olika gm för en trissa vid 1 mA så kan ja koppla ihop flera likadana steg efter varandra bara ja ser till att utsignalens amplitud från föregående steg stämmer med nästa stegs gm så att säga. I varje kollektorarm kan jag placera en LC- krets och lämplig resistans för lämplig utsignal till nästa steg med lägre gm. Ska testa.

[alexanderson]

Måste ha ltspicemodellen för det röret. Det äju ingen nån/pnp transistor för övrigt. JFET är ju linjärare och kräver betydligt mer insignal för att gå i distortion, lämpliga nivåer för MF-blandare.
[/quote
I en mixer vill man ofta undvika blandningsprodukter av högre ordning.

[4kTRB]

Jag kan inte göra någon jämförelse men du får gärna presentera egna resultat.

[4kTRB]

Tänkte jag skulle få lite mer grepp om hur transkonduktansen påverkar saker och ting.

Jag har mitt 80m oscillatorprojekt där oscillatorn är byggd runt en BF199 med IC-arbetspunkt runt 2mA.
Basen är jordad och signalen ifrån kollektor (utsignalen) blir återkopplad via en spänningsdelare med 2 st kondensatorer in på emittern.
Så jag börjar med en tabell över VBE, IC och gm. Då basen är jordad behövs enbart VE antecknas.
Jag ska också ta upp data för en likadan koppling med betydligt lägre IC för att studera skillnader.

TK_GB_Osc_35_000.jpg

TK_GB_Osc_35_001.jpg